NotificationCenter类实现原理

2023-05-13 14:05:41 原理 NotificationCenter

正文

NotificationCenter是一个系统组件，它负责协调和管理事件的通知和响应。它的基本原理是基于观察者模式！而 Apple 对其是闭源的，因此无法查看 NotificationCenter 的源码，但是可以通过分析开源的 Swift 来理解 NotificationCenter 的实现，以下是一个简化的实现：

简单实现

1、首先定义一个NotificationCenter类定义

class RYNotificationCenter {
    private init(){}
    static let `default` = RYNotificationCenter()
    private var observers: [RYNotificationObserver] = []
}

定义了一个单例，用于在整个程序中共享，observers数组用来存储已经注册的所有观察者。

2、然后定义一个观察者对象

观察者对象用来封装具体的观察者的信息。

class RYNotificationObserver {
    var name: String
    var block: (Notification) -> Void
    init(name: String, block: @escaping (Notification) -> Void) {
        self.name = name
        self.block = block
    }
}

3、在NotificationCenter中添加注册观察者的方法


func addObserver(name: String, block: @escaping (Notification) -> Void) -> RYNotificationObserver {
    let observer = RYNotificationObserver(name: name, block: block)
    observers.append(observer)
    return observer
}

addObserver方法用于注册观察者。在这个实现中，我们创建了一个新 RYNotificationObserver 对象并将其添加到 observers 数组。这个方法返回观察者对象，以便稍后从 NotificationCenter 中移除。

4、在 NotificationCenter 中添加发送通知的方法


/// 发送通知的本质是利用了观察者模式
/// 让观察者数组执行闭包中的代码
func post(name: String, userInfo: [AnyHashable: Any]? = nil) {
    let notification = Notification(name: Notification.Name(name), userInfo: userInfo)
    observers
        .filter({ $0.name == name })
        .forEach { $0.block(notification) }
}

post 方法用来发送通知，它接受通知名以及可选的userInfo字典。同时参数都包装在Notification对象中，然后遍历 observers 数组。如果观察者的名称和通知名称匹配，我们将执行保存的block。

5、在NotificationCenter中添加移除通知者的方法

func removeObserver(_ observer: RYNotificationObserver) {
    if let index = observers.firstIndex(where: { $0 === observer }) {
        observers.remove(at: index)
    }
}

removeObserver 方法用于移除观察者。它接受一个观察者对象并从 observers 数组中移除它。

NotificationCenter的源码分析

普遍来说，现在分析 NotificationCenter 的源码，一般是 GitHub.com/gnustep/lib… ，这是在 gnustep 库的源码中，它和官方的具体实现肯定是有差异的，但是可以以它为参考的对象，在这里通知的源码使用了三个主要的类：

  • NSNotification
  • NSNotificationCenter
  • NSNotificationQueue

NSNotificationCenter 实现

用于在观察者和发送者之间发送通知，这是核心类，它的方法和Objective-C是一致的，使用 **addObserver:selector:name:object: 方法来添加观察者，但是它在内部使用了C语言实现链表的数据结构 Obs 存储观察者相关的信息：

typedef struct Obs {
  id observer;     
  SEL selector;     
  struct Obs *next; 
  int retained;     
  struct NCTbl *link; 
} Observation;

而在 postNotificationName:object:userInfo: 方法执行的时候会通过通知名找到封装好的 Obs 观察者，然后执行相应的方法：

- (void) postNotificationName: (NSString*)name
      object: (id)object
    userInfo: (NSDictionary*)info
{
  // 先封装好notification
  GSNotification *notification;
  notification = (id)NSAllocateObject(concrete, 0, NSDefaultMallocZone());
  notification->_name = [name copyWithZone: [self zone]];
  notification->_object = [object retain];
  notification->_info = [info retain];
  [self _postAndRelease: notification];
}
// 然后调用观察者的selector方法
- (void) _postAndRealse: (NSNotification*)notification {
......
[o->observer perfORMSelector: o->selector withObject: notification];
......
}

当然，要将封装好的 notification ，作为参数传递给观察者需要执行的 selector 。

NSNotification 实现

那么 Notifiation 呢？它是一个包含了通知的名称、发送者对象以及用户信息字典的不可变对象。

- (id) initWithCoder: (NSCoder*)aCoder
{
  NSString *name;
  id object;
  NSDictionary *info;
  id n;
  [aCoder decodeValueOfObjCType: @encode(id) at: &name];
  [aCoder decodeValueOfObjCType: @encode(id) at: &object];
  [aCoder decodeValueOfObjCType: @encode(id) at: &info];
  n = [NSNotification notificationWithName: name object: object userInfo: info];
  RELEASE(name);
  RELEASE(object);
  RELEASE(info);
  DESTROY(self);
  return RETAIN(n);
}

NSNotificationQueue 的实现

最后是 NSNotificationQueue 的实现，它是一个用于管理通知发送的队列，可以按照特定的发送模式（例如合并相同的通知或按发送顺序）将通知排队。

- (void) enqueueNotification: (NSNotification*)notification postingStyle:(NSPostingStyle)postingStyle coalesceMask: (NSUInteger)coalesceMask forModes: (NSArray*)modes
{
    if (modes == nil)
    {
      modes = defaultMode;
    }
    if (coalesceMask != NSNotificationNoCoalescing)
    {
      [self dequeueNotificationsMatching: notification coalesceMask: coalesceMask];
    }
    switch (postingStyle) {
        case NSPostNow: {
            NSString *mode;
            mode = [[NSRunLoop currentRunLoop] currentMode];
            if (mode == nil || [modes indexOfObject: mode] != NSNotFound)
            {
                [_center postNotification: notification];
            }
        }
        break;
      case NSPostASAP:
            add_to_queue(_asapQueue, notification, modes, _zone);
            break;
      case NSPostWhenIdle:
            add_to_queue(_idleQueue, notification, modes, _zone);
            break;
    }
}

当使用 NSNotificationQueue 的时候，就不需要我们手动发送 Notification 了，NSNotificationQueue 会自动帮我们发送，在上述代码中，如果是 NSPostNow，那么通知会立马被发送，否则就先加入队列中：_asapQueue 或者 _idleQueue ，然后在合适的时候执行队列中的通知，比如：


void GSPrivateNotifyIdle(NSString *mode) {
    NotificationQueueList *item;
    for (item = currentList(); item; item = item->next)
    {
        if (item->queue) {
            notify(item->queue->_center,
                   item->queue->_idleQueue,
                   mode,
                   item->queue->_zone);
        }
    }
}

问题：如果NotificationCenter 添加的观察者是self，会造成循环引用吗？

答案是：不会！

NotificationCenter 对观察者的引用方式是弱引用(weak)，而不是强持有(strong)。因此，当一个对象被销毁时，它的 deinit 方法会被调用，即使它是一个观察者。所以即使我们不在 deinit 方法中添加移除 self 的操作也是可以的，因为 NotificationCenter 并没有对观察者强持有。

问题：如果 NotificationCenter 添加的是 block ，而 block 强持有了 self ，这会造成循环引用吗？

答案是：会！

从iOS 9开始，如果使用了基于 block 的观察者，那么就需要去小心观察者的生命周期了，因为NotificationCenter 对添加的 block 是强持有的，正如上述简单实现中的那样，它对闭包中捕获的变量就也是强持有的，所以为了避免这种现象，需要确保使用 [weak self] 来捕获列表。

在实际使用的时候，由于编码惯性，可能会在 deinit 方法中移除基于 block 的观察者以解决该问题：


class ViewController: UIViewController {
    private weak var observer: NSObjectProtocol!
    func addObserver() {
        observer = NotificationCenter.default.addObserver(forName: NSNotification.Name("test"), object: nil, queue: OperationQueue.main) { _ in
            self.view.backgroundColor = UIColor.white
        }
    }
    deinit {
        NotificationCenter.default.removeObserver(observer!)
    }
}

但是在这种情况下， deinit 方法并不会执行！ 原因就是 NotificationCenter 持有了 block, 也间接持有了 self，而 NotificationCenter 是一个单例，所以这种持有关系是一直存在的，导致了 deinit 方法并不会执行！

问题：观察者的 selector 执行的线程和发送通知的线程有关吗？

答案是：正相关！

从上文中的简单实现以及GNU的源码中基本可以看出结论了。添加观察者的线程并没有什么影响，而发送通知的线程，其实就是调用方法执行的线程，所以两者是在同一线程执行的。

func addObserver() {
    NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(click), name: NSNotification.Name.init("test"), object: nil)
    DispatchQueue.global().async {
        NotificationCenter.default.post(name: NSNotification.Name.init("test"), object: nil)
        NSLog("curretThread1: \(Thread.current)")
    }
}
@objc func click() {
    NSLog("curretThread2: \(Thread.current)")
}
// curretThread2: <NSThread: 0x600001358240>{number = 6, name = (null)}
// curretThread1: <NSThread: 0x600001358240>{number = 6, name = (null)}

同时还需要注意的就是通知发送，然后 selector 被执行，这个过程其实本质上是一个观察者模式的实现方式，同时，它也是同步执行的，再执行完发送消息的方法后就会去寻找对应的 Observer ，找到之后就执行相应的 selector ，执行完之后，发送消息的方法才执行完毕了。

所以发送通知和监听通知执行方法的核心是：相同线程执行 且 同步执行。

以上就是NotificationCenter类实现原理的详细内容，更多关于NotificationCenter 原理的资料请关注其它相关文章！

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